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 焦化VOCs氮閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于以上實(shí)施例及其變換。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員以本實(shí)施例的內(nèi)容為基礎(chǔ)進(jìn)行的常規(guī)修改和替換，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范疇。揮發(fā)性的有機(jī)物VOCs污染帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)受到廣泛的重視。在我國(guó)，VOCs（volatile organic compouds）揮發(fā)性有機(jī)物，是指常溫下飽和蒸汽壓大于133.32Pa，常壓下沸點(diǎn)在50—260℃以下的有機(jī)化合物，或在常溫常壓下任何能揮發(fā)的有機(jī)固體或液體。揮發(fā)性有機(jī)混合物不僅對(duì)人體有刺激作用，而且其中不少對(duì)內(nèi)臟有毒害作用，還有的是致突變物與致癌物。揮發(fā)性有機(jī)混合物中的烯烴和某些芳香烴化合物，在大氣中，在陽(yáng)光的作用下，還可以和氮氧化物發(fā)生反應(yīng)形成洛杉磯型的光化學(xué)煙霧或工業(yè)型光化學(xué)煙霧，造成二次污染。

因此為進(jìn)一步提升大氣污染防治水平，改善本地區(qū)域環(huán)境質(zhì)量，焦化廠的VOCs治理變得尤為重要。防止儲(chǔ)罐等容器出現(xiàn)過(guò)壓或負(fù)壓的方法是在容器頂部設(shè)置開口;此種情況下，再向容器內(nèi)注入產(chǎn)品時(shí)，任何的多余空氣或氣體可自由離開容器；相反當(dāng)產(chǎn)品排出時(shí)，空氣可流入容器內(nèi)。但是進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)的空氣可能會(huì)污染產(chǎn)品，尤其是當(dāng)儲(chǔ)罐中存儲(chǔ)的是有機(jī)溶液與碳?xì)湮飼r(shí)，爆炸性氣體（或空氣）會(huì)在產(chǎn)品上方形成；此外，還有可能發(fā)生不良?xì)怏w與蒸氣的釋放。

避免以上情況的發(fā)生，需要將儲(chǔ)罐密封；然而，儲(chǔ)罐中物料存放在常壓條件下，需要避免在對(duì)其灌裝或溫度升高時(shí)出現(xiàn)過(guò)壓，也需要避免在排放產(chǎn)品時(shí)出現(xiàn)真空，因此氣封系統(tǒng)的安裝顯的尤為必要。
氮封系統(tǒng)是基于壓力的氣封工藝，可確保儲(chǔ)罐頂部空間處于惰性氣體保護(hù)與微正壓控制之下。
煤化工作為傳統(tǒng)重工業(yè)性行業(yè)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中很容易產(chǎn)生各種尾氣，因此煤化工（焦化）也是VOCs產(chǎn)生的主要領(lǐng)域之一。煉焦及后續(xù)煤氣凈化涉及到的眾多化工介質(zhì)中含有大量的VOCs。
在焦化生產(chǎn)過(guò)程中，由于介質(zhì)流動(dòng)、溫度及壓力的變化，極易出現(xiàn)含有VOCs的尾氣逸散。這些逸散尾氣組成復(fù)雜，含有不同刺激性、腐蝕性、惡臭甚至致癌致畸的有害成分，是焦化廠異味的主要來(lái)源。

氣的排放不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，影響員工身心健康，加劇裝置腐蝕，而且會(huì)造成資源浪費(fèi)，如果處置不當(dāng)，還存在燃燒爆炸的安全風(fēng)險(xiǎn)。《煉焦工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171-2012）對(duì)大氣污染特別排放限值提出了嚴(yán)格的要求。

1、 焦化VOCs氮閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案焦化廠VOCs的來(lái)源與組成

VOCs成分復(fù)雜，目前已經(jīng)監(jiān)測(cè)出的VOCs有300 多種，主要來(lái)自建筑裝飾、有機(jī)化工、鋼鐵冶金，石油石化、包裝印刷、表面涂裝等行業(yè)。在以往的VOCs治理中，焦化廠很少進(jìn)行處理，但實(shí)際上焦化在鋼鐵冶金企業(yè)中，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的異味，不僅污染環(huán)境，同時(shí)對(duì)員工的身體也造成潛在的危害。

焦化廠的工藝流程包括煤的高溫干餾，主要原料是煤，一般采用的是配合煤。配合煤作為化合物里面的成分，其組成并不固定。

在整個(gè)工藝過(guò)程中煉焦、回收是產(chǎn)生VOCs最多的車間，尤其在回收區(qū)域更為嚴(yán)重，因此對(duì)于焦化廠的VOCs治理主要集中在回收區(qū)域。煉焦的除塵裝置效果理想可以減少很大一部分VOCs的外排，而回收區(qū)域涉及的設(shè)備眾多，各種罐體的放散氣直接連通大氣，產(chǎn)生的異味嚴(yán)重。氨水、焦油、萘、酚、甲烷類烴等物質(zhì)會(huì)逸散到大氣中，特別是苯、硫化氫等物質(zhì)，更是具有強(qiáng)烈的毒性，污染環(huán)境，嚴(yán)重影響環(huán)境和毒害操作工人的身體。

2、焦化VOCs氮閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案焦化廠VOCs的治理措施

氮封裝置（氮封閥）常規(guī)情況是由供氮閥、泄氮閥和呼吸閥三大部份組成。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高超過(guò)設(shè)定值時(shí)，供氮閥關(guān)閉，泄氮閥打開，將罐內(nèi)多余壓力快速泄放。在儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低時(shí)，泄氮閥處于關(guān)閉狀態(tài)，供氮閥打開，向罐內(nèi)注入氮?dú)獠⒈ＷC儲(chǔ)罐處于微正壓的狀態(tài)。供氮閥氮?dú)庠磯毫Ρ３衷?.2~0.8MPa之間的一個(gè)固定值，現(xiàn)場(chǎng)壓力較高時(shí)，可在供氮閥前安裝一臺(tái)自力式調(diào)壓閥將壓力減至0.8 Mpa以下，以提高可靠性和使用效果。和其他環(huán)境治理措施類似，焦化廠尾氣治理仍然要遵循“源頭減量、過(guò)程控制、末端治理”的總體思路。采用*工藝裝備，淘汰落后生產(chǎn)工藝，減少“跑冒滴漏”，實(shí)現(xiàn)源頭尾氣減量。同時(shí)，要提高生產(chǎn)管理水平，減少操作維護(hù)不當(dāng)產(chǎn)生的尾氣排放，采取適當(dāng)?shù)闹卫泶胧瑢a(chǎn)生的尾氣加以回收或處理。

焦化廠生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的尾氣種類繁多、性質(zhì)各異，發(fā)生源的特點(diǎn)亦不相同。根據(jù)其各自的特點(diǎn)，處理方法也多種多樣。

目前常用的方法主要有化學(xué)吸收法、物理吸附法、冷凝回收法、燃燒法、催化分解法、氮封法以及通過(guò)壓力平衡系統(tǒng)引入煤氣負(fù)壓管網(wǎng)回收等。

目前大部分焦化廠在設(shè)計(jì)時(shí)都設(shè)計(jì)有有害尾氣回收管道系統(tǒng)，在施工時(shí)已裝配有害尾氣回收系統(tǒng)，鼓風(fēng)、粗苯、油庫(kù)等槽放散尾氣均接入了鼓風(fēng)機(jī)前負(fù)壓管道。但由于安全原因，都沒(méi)有很好地發(fā)揮作用。

一些單位在進(jìn)行有害尾氣治理時(shí)，采用洗滌吸附法、吸附燃燒法、洗滌氧化法、吸收法等，尾氣治理工藝各有特點(diǎn)，效果各異，投資費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用也差別較大。

VOCs作為環(huán)保指標(biāo)，之前很少在焦化廠中進(jìn)行治理。但隨著國(guó)家環(huán)保形勢(shì)的加劇，民眾對(duì)于環(huán)保的意識(shí)也在提高，企業(yè)投入資金和技術(shù)對(duì)VOCs的排放進(jìn)行治理，可以減少企業(yè)對(duì)環(huán)境的污染程度和范圍。

3、焦化VOCs氮閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案焦化廠密閉槽體VOCs的治理

焦化廠的VOCs主要集中于回收區(qū)域，回收區(qū)域涉及范圍很廣，大致分為氨硫、粗苯、鼓風(fēng)冷凝、洗滌、精脫硫、儲(chǔ)備站、油庫(kù)等工段。其中粗苯、鼓風(fēng)冷凝、洗滌、油庫(kù)都有槽體。

之前的工藝是每個(gè)槽體放散氣直接連通大氣來(lái)保證槽體內(nèi)的壓力平衡，同時(shí)槽體內(nèi)還有物料的進(jìn)出。對(duì)于這種槽體的放散氣有很多種治理方法，但是考慮性價(jià)比，操作方便，投資小，真正實(shí)現(xiàn)*。

一般都采用氮?dú)饷芊馊缓笕?fù)壓返回煤氣系統(tǒng)的處理工藝。此工藝需要槽體的密封效果好，這樣空氣不容易進(jìn)入負(fù)壓區(qū)，可以更好地控制煤氣的含氧量。

3.1焦化VOCs氮閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案放散氣全負(fù)壓返回煤氣系統(tǒng)工作原理

首先對(duì)封閉式槽體安裝開閉式氮封裝置，當(dāng)槽體進(jìn)出料作業(yè)時(shí)，氮封閥進(jìn)行供氮與泄氮作業(yè)，泄氮時(shí)部分尾氣隨氮?dú)馀懦觥⒎忾]式槽體放散閥接入負(fù)壓系統(tǒng)，在風(fēng)機(jī)前安裝一套微負(fù)壓控氧裝置，設(shè)定一定的壓力，剛好將這些槽體排出的尾氣吸入負(fù)壓系統(tǒng)，而不至于在風(fēng)機(jī)壓力變化時(shí)將過(guò)多的氧氣吸入到負(fù)壓系統(tǒng)，從而產(chǎn)生安全隱患。作用是防止儲(chǔ)罐揮發(fā)性有毒或可燃?xì)怏w泄放到罐外危害安全,以一定的微壓氮?dú)庠诠迌?nèi)保持一定的壓力,氮封閥是設(shè)在罐頂?shù)摹Ｈ狐c(diǎn)的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測(cè)機(jī)構(gòu),反饋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進(jìn)入檢測(cè)機(jī)構(gòu)，在罐頂?shù)墓藓粑y能起安全作用，一般泄氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn)略大于供氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn)，以免供、泄氮裝置頻繁工作。在流量控制方面每個(gè)閥門都配有控制流量百分比的固定板孔,氣體密封系統(tǒng)的每個(gè)閥門尺寸根據(jù)氣體流量表排列，根據(jù)提供的穩(wěn)定氣體壓力計(jì)算適應(yīng)特定需要?dú)怏w密封的流量. 氮封閥中的氮?dú)饪梢云鸬街脫Q裝置介質(zhì)、平衡系統(tǒng)的壓力等功能，用于保持容器頂部保護(hù)氣的壓力恒定，一般的氮?dú)鈮毫κ浅海饕饔迷谟跍p少揮發(fā)，如苯罐，二是防止介質(zhì)與空氣的反應(yīng)，如堿罐。進(jìn)罐壓力一般減壓至1bar。適用于各類大型儲(chǔ)罐的氣封保護(hù)系統(tǒng)，運(yùn)行可靠，并廣泛適用于石油、化工等行業(yè)。

焦化VOCs氮閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案組成及壓力參考設(shè)定：

供氮閥裝置（ZZYVP-16B自力式指揮器壓力調(diào)節(jié)閥）壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)選定一設(shè)定值 如：1Kpa
泄氮閥裝置（ZZVP-16K自力式微壓調(diào)節(jié)閥）設(shè)定值的設(shè)定應(yīng)遠(yuǎn)離供氮壓力值，如：2Kpa
呼吸閥ZZFX-10壓力設(shè)定值如：正壓3KPa，負(fù)壓-295Pa
N2的純度為99.995%以上。
口徑選型是根據(jù)儲(chǔ)灌內(nèi)進(jìn)出物料流量來(lái)計(jì)算確定大小。

氮封技術(shù)主要是應(yīng)用于庫(kù)區(qū)槽罐的密封。槽內(nèi)液位下降或溫度降低時(shí)利用氮?dú)庋a(bǔ)充槽內(nèi)氣體空間。通過(guò)氮?dú)獬錆M槽內(nèi)液位上方，阻止液體介質(zhì)持續(xù)氣化，抑制介質(zhì)氣化逸出。

當(dāng)槽體進(jìn)料液位上升或溫度升高造成槽內(nèi)氣體壓力升高時(shí)，泄氮閥打開，氮?dú)庖莩觯瑥亩３植蹆?nèi)壓力平衡。該方法可有效減少庫(kù)存槽罐作業(yè)過(guò)程中的尾氣排放，也有利于提高槽罐本質(zhì)安全水平。

另外，氮?dú)鈱儆诙栊詺怏w，與氧氣反應(yīng)條件為4000oC電弧環(huán)境，因此不必考慮氮封廢氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)對(duì)煤氣系統(tǒng)造成的不利影響。同時(shí)，氮封處理引入煤氣系統(tǒng)的廢氣量很少（最大量不到1000m3)，對(duì)煤氣系統(tǒng)管道也不會(huì)產(chǎn)生不利影響。

焦化VOCs氮閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案具體工作原理：

（1） 設(shè)定微負(fù)壓控氧裝置前管道吸力為-100-200Pa，槽體放散口吸力為0~-50Pa，根據(jù)槽體至鼓風(fēng)機(jī)前微負(fù)壓控氧裝置前的管道長(zhǎng)度，管道長(zhǎng)度不同，阻力不同，用槽體上閥門開度調(diào)節(jié)槽體放散口吸力為設(shè)定值；

（2） 微負(fù)壓控氧裝置接入鼓風(fēng)機(jī)回流管道上或者風(fēng)機(jī)前管道上，通過(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)微負(fù)壓控氧裝置的吸力在-1000~-5000Pa；

（3）微負(fù)壓控氧裝置內(nèi)部特殊結(jié)構(gòu)，由吸入管、限壓水封艙、氣體水封、真空艙、折流板、調(diào)節(jié)閥、回流管、真空計(jì)、溢流管、補(bǔ)水管等構(gòu)成，進(jìn)口管內(nèi)氣體在負(fù)壓作用下，沖破水封進(jìn)入真空部分，被吸入鼓風(fēng)機(jī)煤氣管道，水封高度隨著吸力的變化而變化，回收尾氣剛好能沖破水封進(jìn)行真空系統(tǒng)，保持有害尾氣管道吸力恒定，氣體帶走的水汽在折流板處被冷凝下來(lái)進(jìn)入回流管，回到水封系統(tǒng)，有一部分水汽被氣體帶入煤氣，這時(shí)需用補(bǔ)水管補(bǔ)充，保證水封的高度。全程無(wú)排放，無(wú)泄漏，安全可靠，真正實(shí)現(xiàn)了*治理化產(chǎn)尾氣。

焦化VOCs氮閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

各槽體放散口吸力設(shè)定為-100~0Pa，根據(jù)管道長(zhǎng)度、口徑、阻力情況來(lái)設(shè)定各放散口吸力，槽體安裝開閉式供氮閥、泄氮閥，用變頻控制器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，各點(diǎn)用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)吸力，保證氣體不會(huì)逸散到大氣中，同時(shí)，又能保證保持足夠的吸力。

該工藝全部采用12# 控制，選用自動(dòng)化程度較高的設(shè)備，信號(hào)接入化產(chǎn)中控室中控系統(tǒng)，由中控室人員操作，不再另增加操作人員。為防止管道堵塞，在廢氣收集管道上加裝蒸汽清掃管道，定期進(jìn)行蒸汽沖掃。

隨著國(guó)內(nèi)對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，逐步展開了對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物VOCs的治理工作，特別是在焦化行業(yè)，在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行管控，避免了先污染后治理的弊端。是由G型指揮器操作型自力式壓力調(diào)節(jié)閥（這里簡(jiǎn)稱供氮閥）和X型自力式微壓調(diào)節(jié)閥（簡(jiǎn)稱泄氮閥）兩大部份組成。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高超過(guò)設(shè)定值時(shí)，供氮閥關(guān)閉，泄氮閥打開（罐頂未設(shè)呼吸閥，或呼吸閥故障打不開），將罐內(nèi)多余壓力泄放。在儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低時(shí)，泄氮閥處于關(guān)閉狀態(tài)，供氮閥打開，向罐內(nèi)注氮?dú)狻９┑y閥前壓力最好在1.0Mpa以下，現(xiàn)場(chǎng)壓力較高時(shí)，可在供氮閥前安裝一只ZZYP型自力式壓力調(diào)節(jié)閥將壓力減至。1.0 Mpa以下，以提高可靠性和使用效果。
        氮封裝置（氮封閥）的供（泄）氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進(jìn)行。在設(shè)定壓力范圍內(nèi)，如從100mm H20需調(diào)整到50mm H20，可通過(guò)調(diào)節(jié)供氮閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲，改變彈簧的力，即可達(dá)到需要新設(shè)定的工藝值。泄氮閥的調(diào)整也是同理。呼吸閥設(shè)定值調(diào)整：在上述設(shè)定值調(diào)整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥的設(shè)定值應(yīng)大于泄壓設(shè)定置。

VOCs治理可以在焦化行業(yè)中進(jìn)行推廣，以減少生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)企業(yè)綠色發(fā)展。從企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展考慮，技術(shù)革新，優(yōu)化生產(chǎn)，綠色生產(chǎn)，對(duì)原有工藝進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)造也是企業(yè)生存的關(guān)鍵。本實(shí)用新型公開了一種襯氟自力式調(diào)節(jié)閥，包括閥體、閥芯、套筒、波紋管、閥蓋、彈簧、彈簧座和調(diào)節(jié)螺釘，所述套筒壓入閥體的上部且通過(guò)閥蓋和螺栓進(jìn)行固定，所述套筒與閥桿連接處的下部通過(guò)波紋管組件進(jìn)行密封，上部通過(guò)四氟乙烯填塊進(jìn)行密封。該調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝使用方便，成本低，通過(guò)多層密封設(shè)置提高了調(diào)節(jié)閥的密封性能，并且通過(guò)*的套筒設(shè)計(jì)，使得調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)靈敏度顯著提升，提高了調(diào)節(jié)閥的使用壽命和使用效果。